РАЗВИВАЮЩИЙ ЭФФЕКТ ОБУЧЕНИЯ ПРОГРАММИРОВАНИЮ

DEVELOPMENTAL EFFECT OF LEARNING PROGRAMMING

Anastasia Romanuk

master's student, Institute of Psychology and Pedagogy, Altai State Pedagogical University,

Russia, Barnaul

Ludmila Sigitova

scientific adviser, candidate of pedagogical sciences, associate professor, Altai State Pedagogical University,

Russia, Barnaul

АННОТАЦИЯ

Вопрос о влиянии обучения программированию на развитие учащихся является одной из актуальных проблем современной психологии и педагогики. В статье проведен анализ когнитивных навыков и способностей, развиваемых в процессе обучения программированию. Обсуждаются психолого-педагогические факторы, влияющие на результат обучения. Так же описан алгоритм обучения детей программированию для развития самостоятельности.

ABSTRACT

The effects of learning programming (software development) of learners is a topical issue in contemporary psychology and pedagogics. The paper presents an analysis of cognitive skills and abilities that undergo development in the process of learning programming. Psychological and educational factors influencing the learning outcomes are discussed. The algorithm of teaching children programming for the development of independence is also described.

Ключевые слова: обучение программированию, развитие, методика обучения, вычислительное мышление, алгоритмическое мышление, среда разработки, самостоятельность.

Keywords: programming training, development, teaching methods, computational thinking, algorithmic thinking, development environment, independence.

Программирование – это интеллектуальная деятельность, причем достаточно сложная, представляющая широкие возможности для развития мышления [1]. Детей с каждым годом всё раньше и раньше начинают знакомить с информационными технологиями и элементами программирования.

Еще в 1970-е годы встал вопрос: есть ли у программирования развивающий эффект? В то время первым языком программирования, который можно было использовать для обучения младших школьников, стал ЛОГО, разработанный в 1967 году Сеймуром Папертом и Идит Харель. Данный язык широко использовался для обучения программированию в американских школах, поэтому множество исследований было проведено на базе ЛОГО для выявления эффекта обучения на умственное и социальное развитие школьников.

В ранних работах, посвященных изучению влияния обучения программированию на математические знания и способности, указывалось, что связь между развитием математических способностей и программированием либо отсутствует, либо незначительна. Так, Дж. Хоу, Т. О'Ши и Ф. Плэйн [2] пытались доказать, что программирование способствует лучшему пониманию и усвоению математики. В течение двух лет они преподавали ЛОГО 11-летним школьникам. После этого контрольная и экспериментальная группы выполнили несколько математических тестов. Результаты оказались противоречивыми: если по одному из тестов экспериментальная группа продемонстрировала более высокие показатели, то по второму — более высокие показатели были у контрольной группы. Во многих работах было показано, что, обучаясь программированию, дети начинают проявлять интерес к изучению математики. Они спонтанно исследовали и осваивали математические понятия, такие, например, как «переменная» [3]. Однако вопрос о том, проявлялась ли активность детей в изучении математических понятий вне компьютерного класса, не изучен. Некоторые исследования были посвящены анализу связи между обучением программированию и развитием пространственного мышления и геометрических представлений. Так, было показано, что, работая в ЛОГО, дети получают представления о различных геометрических формах [4]. Например, вместо восприятия геометрических фигур как целого («Это выглядит, как прямоугольник») дети начинали думать об этих фигурах в терминах их свойств («Это прямоугольник, потому что у него противоположные стороны равны и все углы прямые»). Что касается влияния обучения программированию на понимание алгебраических концепций, то результаты исследований противоречивы. С одной стороны, во многих работах показывается, что перенос алгебраических понятий из соответствующей программной среды в другие предметные области маловероятен (например, дети, вполне умело работающие с переменными в ЛОГО, затруднялись использовать их в других ситуациях) [5]. Другие же авторы утверждают, что интуитивные и примитивные концепции, возникшие у детей во время обучения программированию, в будущем станут базой для серьезных занятий алгеброй [6].

В 2014 году американские и немецкие ученые с помощью МРТ диагностировали 17 человек, которые в это время искали ошибки в отрывке кода [7]. МРТ зафиксировал высокую активность мозга в областях, отвечающих за память. Вывод из данного исследования - уроки программирования развивают правое полушарие мозга, которое отвечает за креативное мышление, способствует изучению иностранных языков. Особенно для детей полезно, что во время программирования они учатся использовать логику, находить проблему и разделять ее на части, чтобы эффективнее решить. Это также называется «вычислительным мышлением». Перед ребенком стоит задача, а он, в свою очередь, придумывает, как программа может решить ее. Потом он разбивает путь к конечному результату на много последовательных действий, тестирует каждую часть и в итоге получает готовое решение.

Распространенное мнение, что представители IT сферы замкнутые люди, может первым прийти в голову родителям, задумавшихся об обучении своего чада программированию. Но исследования говорят об обратном.

С.Джениши, П. МакКоллум и И.Б. Странд проводили длительное наблюдение, в ходе которого изучалось поведение детей, изучающих программирование, и их сверстников, не изучающих его. Первые активно участвовали в групповых мероприятиях, требующих выработки совместного плана действий и творческого подхода. Они были более склонны сотрудничать со своими сверстниками и делиться с ними полученными знаниями. Вторые же показали себя более конфликтными и неуступчивыми.

Отсюда можно сделать вывод, что программирование помогает детям быть более гибкими и находить подход к разным людям.

Итак, плюсы, которые мы нашли при обучении программированию:

• может способствовать развитию математических представлений;
• абстрактного, творческого и алгоритмического мышления;
• развивает умения работать в команде.

Однако эффект зависит от нескольких факторов. В первую очередь, влияние на развивающий эффект программирования оказывает преподаватель, а точнее его личностные и профессиональные качества. В работах Т. Макгилла и С. Волет показано, что эффективный преподаватель:

• отбирает или создает задания, направленные на достижение учебных целей;
• обращает внимание учащихся на определенные аспекты их учебного опыта;
• стремится ввести формальный язык для описания математических концепций;
• подчеркивает важность планирования при создании алгоритмов;
• развивает метакогнитивные навыки учащихся;
• переносит изучаемые концепции и идеи в другие контексты;
• поощряет взаимодействие между учащимися и обеспечивает возможность контакта между учащимся и преподавателем.

Не менее важное влияние на развивающий эффект программирования оказывает методика и среда обучения.

Растущий интерес к вопросу о влиянии обучения на развитие учащихся продемонстрировал обзор литературы. Обучение программированию может способствовать развитию математических представлений, абстрактного, творческого и алгоритмического мышления, а также умения работать в команде.

Мы проведем исследование, направленное на воспитание самостоятельности младших школьников посредством информационно-коммуникационных технологий, а именно с помощью программирования.

Актуальность вопроса развития самостоятельности у детей младшего школьного возраста подтверждена в статье А.А. Романюк «Развитие самостоятельности у младших школьников» [8]. Там же описано исследование, проведенное в МБОУ Калманская СОШ имени Г.А. Ударцева в декабре 2021 года в 4 классе, состоящем из 20 учеников. По результатам исследования у троих преобладал высокий уровень развития самостоятельности, у семи – средний уровень и у половины класса (10 человек) низкий уровень самостоятельности. Данное исследование подтверждает необходимость развития самостоятельности у младших школьников.

Для развития самостоятельности при помощи программирования у младших школьников мы будем использовать визуальную среду для программирования и создания игр – scratch. Это язык программирования, на котором можно создавать любые игры.

Обучение детей программированию пройдет в 4 этапа. На первом мы дадим понять детям, что такое scratch и как им пользоваться, для этого мы будем использовать конспекты и видеоматериалы школы программирования «Пиксель» [9]. На втором – дети будут играть в уже существующие игры по программированию. Например, игра Lightbot. В данной игре, доступной на смартфоне или планшете, маленький робот, подчиняясь командам, должен зажечь в нужных местах лампочки. Главная задача — проложить путь игрушки при помощи простых команд. Нужно написать верный алгоритм, используя стрелки, лампочку и другие блоки. При этом преподаватель должен объяснить ребёнку, что означают картинки.

Робот достаточно забавный, чтобы понравиться детям. Игра обучает таким понятиям, как планирование, тестирование, отладка, процедуры и циклы [10]. 

На третьем этапе изучаем с детьми, что необходимо для создания собственной игры [11]:

• создание фона – игрового поля;
• расстановка различных предметов (объектов) на игровом поле;
• программирование главного героя;
• программирование собираемых объектов;
• программирование препятствий;
• программирование финиша (финишной кнопки).

И четвертый (заключительный этап) представляет собой создание собственной игры.

Предполагается, что после прохождения всех четырех этапов, младшие школьники повысят свой уровень самостоятельности и разовьют свои когнитивные навыки и способности.

Список литературы:

1. Бабаева Ю.Д. Одаренный ребенок за компьютером / Ю. Д. Бабаева, А. Е. Войскунский. - М., 2003. - 335 с.
2. Howe J.A.M., O'Shea T, Plane F. Teaching mathematics through Logo programming: An evaluation study // Computer-Assisted Learning - Scope, Progress and Limits. Amsterdam; N.Y., 1980.
3. Lawler R.W. Extending a powerful idea. MIT Artificial Intelligence Laboratory. Cambridge, MA, 1980.
4. Nastasi B.K., Clements D.H, Battista M.T. Social-cognitive interactions, motivation, and cognitive growth in Logo programming and CAI problem-solving environments // Journal of Educational Psychology. 1990. - № 82. - С. 150-158.
5. Lehrer R., Smith P. Logo learning: Is more better? // Paper presented at the meeting of the American Educational Research Association. San Francisco, 1986.
6. Noss R, Hoyles C. Afterword: Looking back and looking forward // C. Hoyles, R. Noss (eds). Learning mathematics and Logo. Cambridge, MA: MIT, 1992. - С. 227 - 268.
7. Janet Siegmund Understanding Understanding Source Code with Functional Magnetic Resonance Imaging // Janet Siegmund , Christian Kästner , Sven Apel, Chris Parnin, Anja Bethmann , Thomas Leich , Gunter Saake , and André Brechman. University of Passau, Germany. 2014. – 12 c.
8. Романюк А.А. Развитие самостоятельности у младших школьников // XXIV Всероссийская студенческая научно-практическая конференция Нижневартовского государственного университета. 2022. Ч.13. С. 299-303
9. Программирование на Scratch для детей от 8 лет (Скретч) – бесплатные видеоуроки. URL: https://zen.yandex.ru/media/clubpixel/programmirovanie-na-scratch-dlia-detei-ot-8-let-skretch--besplatnye-videouroki-602f0f2a6ce3da7804ef4bf2 (дата обращения: 23.06.2022).
10. 10 игр для обучения программированию. URL: https://lifehacker.ru/10-igr-nauchat-programmirovat/  (дата обращения: 23.06.2022).
11. Программирование мини-игры в программе Скретч. URL: https://urok.1sept.ru/articles/673699 (дата обращения: 23.06.2022).